Преимущество вращательного способа бурения

4. Воздухораспределение перфораторов. Типы и назначение

По способу воздухораспределения различают перфораторы с золотниковым, клапанным и бесклапанным распределением.

Особенностью золотникового воздухораспределения является то, что перекрываемые каналы расположены перпендикулярно движению золотника; перемещение золотника осуществляется благодаря разности давлений сжатого воздуха, поступающего в воздухораспределительное устройство. По сравнению с клапанным золотниковое распределение более экономично, но конструкция перфораторов при этом сложнее.

Особенностью клапанного воздухораспределения является то, что клапан перекрывает рабочие каналы, расположенные по его движению, вследствие чего сжатый воздух попеременно поступает в поршневую и штоковую полости цилиндра, обеспечивая рабочий и холостой ход поршня благодаря разности давлений в полостях.

Из-за низкого к. п. д. бесклапанный способ воздухораспределения не получил значительного применения.

5. Достоинства и недостатки перфораторного бурения

Основное достоинство ударно-поворотного бурения – возмож­ность бурить породы любой крепости. К недостаткам следует отнести периодичность воздействия инструмента на породу, причём время, затрачиваемое на удар, в десятки раз меньше времени на движение инструмента по направлению к забою, отскок и поворот. Кроме того, для этого способа характерны: значительное пылеобразование, шум и вибрация при работе.

Ударно-поворотное бурение шпуров и скважин осуществляется с помощью пневматических перфораторов и станков ударно-канатного типа.

6. Достоинства и недостатки вращательного способа бурения

Вращательное бурение характеризуется тем, что резец под действием осевого усилия подачи и крутящего момента движется поступательно на забой, отделяя по винтовой линии срез.

К бурильным машинам вращательного действия относятся ручные и телескопные сверла, бурильные станки, длинноходовые бурильные машины вращательного действия, буросбоечные и бурошнековые машины.

Областью рационального применения вращательного способа бурения являются малоабразивные породы с коэффициентом крепости f = 6…8. При более крепких породах резцовый инструмент, даже армированный твердым сплавом, быстро изнашивается.

Преимущества вращательного бурения: непрерывность процесса, обеспечивающая высокую производительность, разрушение породы крупным срезом, что уменьшает пылеобразование и удельные энергозатраты; отсутствие вибрации машины при ее работе.

К недостаткам следует отнести ограниченную область применения исходя для крепких горных пород.

7. Назначение и устройство ручного электросверла сэр-18м

Ручные сверла, особенно электрические, получили широкое применение в горной промышленности для бурения шпуров диаметром 36…45 мм и длиной до 3 м по углю и некрепким горным породам с коэффициентом крепости по шкале проф. М. М. Протодьяконова f ≤ 4.

Электросверло СЭР-19М состоит из асинхронного электродвигателя со статором и ротором, которые расположены в литом алюминиевом корпусе, промежуточного щитка, передней крышки с двух­ступенчатым редуктором, шпинделя, камеры с выключателем и крышкой, вентилятора и затыльной крышки с окнами для всасывания воздуха.

Корпус выполнен ребристым для лучшей теплоотдачи. Для этой же цели служит вентилятор. Корпус сверла, камера выклюателя с крышкой, промежуточный щиток и устройство ввода кабеля имеют рудничное взрывобезопасное исполнение (РВ). Затыльная крышка защищает вентилятор от ударов и попадания в него кусков породы или угля. Крышка закреплена на корпусе сверла так, что вместе с ребрами последнего образует каналы для прохода охлаждающего воздуха от вентилятора вдоль нагретой поверхности корпуса. В сверле применен однофазный выключатель для включения или выключения цепи дистанционного управления напряжением 36 В.

Источник

Технология роторного бурения скважины

Развитие технологии бурения скважин в последнее время сильно набирает обороты. Большим спросом пользуется именно роторное бурение как наиболее надежный, эффективный, безопасный способ, который дает возможность проделать отверстие в земле до 100 м за пару дней.

Преимуществом работы роторных буровых установок является отсутствие осевого давления на бурильный механизм, что снижает себестоимость процесса, повышает эффективность работы, увеличивает долговечность инструмента. Промывка в процессе работы происходит за счет воды или специальной жидкости. Предлагаем подробнее рассмотреть способ бурения, узнать его тонкости, преимущества и недостатки.

Отличительные особенности

Что касается особенностей, то современные роторные установки представляют собой грузовой автомобиль, на котором располагается бур. Это не только добавляет маневренности, но и позволяет обслуживать самые отдаленные участки, дачные и частные комплексы. Бурение вращательным роторным способом является самым эффективным на сегодняшний день, что позволяет пробивать самые плотные слои грунта.

Но нельзя сказать, что бурение можно произвести за считанные часы. Это сложная и тяжелая работа, требующая непрерывной подачи воды, что позволяет исключить заклинивание керна.

Возможность роторного бурения на большую глубину определяется наборной длиной бура. При помощи таких установок можно бурить скважины на известняк, которые являются самыми экологически чистыми и не требующими дополнительной фильтрации в некоторых случаях. Такие скважины располагаются на глубине от 80 м. Некоторые из них приравниваются к артезианским (больше информации о глубине залегания вод для скважины найдете в специальной статье).

Оборудование для роторного бурения скважин

Говоря об оборудовании для роторных бурильных установок, следует выделить саму вышку. Вышка обязательно имеет привод. Если мы берем в расчет мобильные установки, то в качестве двигателя выступает автомобильный мотор. Кроме прочего, в конструкцию входит напорная магистраль, предназначенная для непосредственного бурения, подъемное оборудование, система промывающей жидкости вертлюг, насосы и прочее узлы.

Преимущества и недостатки

Что касается преимуществ технологии роторного бурения, то здесь выделяю следующее:

1. Высокая скорость работы. Скважина до 100 метров может быть пробурена за 2-3 дня. Лучше бурить неплотный грунт, поскольку он меньше изнашивает инструмент, позволяет повысить эффективность работы и снизить сроки сдачи объекта.
2. Универсальность. Здесь снова затрагивается возможность бурить разные породы грунта. Это позволяет создавать скважины, предназначенные для забора технической воды, например, неглубокие, а также артезианские, когда приходится бурить «на известняк». Помощью для работы роторной установки может стать глинистый раствор. Он используется в вопросах промывки скважин.
3. Размер. Благодаря тому, что установка помещается на грузовой автомобиль, ее можно доставлять в самые разные уголки, даже по непроходимым дорогам. Есть возможность подъезда в труднодоступные места, что актуально при бурении на территории частных участков. Все это добавляет мобильности, позволяя быстро раскладываться на новом объекте и сразу приступать к выполнению задачи.

Среди недостатков можно выделить необходимость тщательной подготовки к каждому роторному бурению. То есть, нужна геологоразведка, поскольку в зависимости от породы грунта необходимо подбирать специальное оборудование, которое применяется для породоразрушения, иначе долото может выйти из строя.

Среди прочих недостатков нужно выделить сложность бурения в зимний период времени.

Бурильная установка может быть разрушена под действием замерзшего грунта (рекомендации о том, в какое время года лучше всего бурить скважину, а также преимущества и недостатки каждого сезона для начала бурительных работ, найдете в нашем специальном материале).

Что касается мощности, то здесь все зависит от роторной части.

Принцип осуществления роторного бурения скважин

В основе технологии роторного бурения скважин лежит грузовой автомобиль, на котором установлен подъемник, а также вышка. Это позволяет поднимать/опускать ствол подъемного механизма бурильной колонны. Всем этим движет электрический привод либо мотор внутреннего сгорания автомобиля. Благодаря открытию заслонки подачи топлива, есть возможность регулировать количество оборотов вращающегося механизма.

Энергия двигателя передается ротору, который преобразует ее в энергию вращения бура. Труба ротора использует ведущий момент и начинает вращаться в заданном направлении. Основная часть ведущей трубы является разъемной, что позволяет увеличивать ее длину, постепенно углубляясь в скважину. Соединение осуществляется за счет муфт.

Вращение передается на керн, который работает по принципу раздробления горной породы. Режущая коронка может быть изготовлена из алмазных сплавов, композитных материалов и других твердосплавных веществ. Конструкция кромок тоже может отличаться.

Благодаря распределенному весу утяжеляющей трубы, усилие создается непосредственно на долото, что является особенностью роторной установки. В связи с этим распределенная сила тяжести растягивает подвешенную буровую колонну, не позволяя ей разрушаться под нагрузкой. Через вертлюг (систему очистки жидкостью) подается промывочная жидкость. Она попадает на режущие элементы долота.

Продукты бурения удаляются при помощи решетчатых, вибрационных и инерционных фильтров, что зависит от конструкции установки.

Подача воды должна идти практически непрерывно, поскольку иначе буровая установка быстро выйдет из строя.

Есть разновидности, которые способны очищаться посредством подачи сжатого воздуха.

Как происходит роторное бурение:

Обсадные трубы

Роторный способ бурения скважин предполагает установку обсадных колонн. Это процесс предполагает монтаж емкостей в виде труб, толщина стенок которых защищает грунт от движения. Именно это спасает скважину от обрушения, позволяя пользоваться долгие годы водой на собственном участке. Глубина залегания обсадной части трубы индивидуальна и зачастую зависит от предварительной геологоразведки.

В среднем, для центральной части России, глубина установки металлической обсадной трубы фиксирована значением от 15 до 30 м включительно.

Предпочтительно использовать сразу несколько обсадных труб. В случае с водой, сначала устанавливается металлическая труба большего диаметра, которая защищает движения земной коры на глубине до 30 м, и только потом сквозь нее, с учетом уменьшения общего диаметра скважины, устанавливается пластиковая труба, составные части которой скручиваются по резьбе.

Чем больше глубина скважины, тем меньше диаметр самой последней установленной трубы.

В то же время, диаметр обсадной части рассчитывается индивидуально с учетом установки насоса для колодцев. Рекомендуют, чтобы насос в скважине располагался ровно по вертикали, чтобы вокруг него было свободное пространство по 2-3 см.

Как происходит спуск и обстановка обсадной трубы при роторном бурении скважины:

Промывочная жидкость в буровых роторных работах

Роторное бурение скважин на воду предполагает использование жидкости для промывки.

За счет промывки грунта специальным бурильным раствором увеличивается срок службы бурильного механизма, поскольку он охлаждается в процессе работы. Кроме того, бурильная промывочная жидкость вымывает опавший грунт, посторонние включения.

В процессе работы могут быть использованы растворы на полимерной основе, нефтяные эмульсии, вода, аэрированный раствор.

Поэтому, говоря о работе роторной установки по бурению скважин на воду, имеют в виду совокупность 2 узлов. Первое транспортное средство выполняет непосредственное бурение, второе доставляет воду и применяется в вопросах обустройства очистки скважин.

Роторная буровая установка

Буровая установка и привод представляет собой вышку величиной от 12 до 15 м. Эта вышка, в случае с мобильной установкой, монтируется на грузовой автомобиль. Зачастую это ЗИЛ или Камаз, что добавляет проходимости.

В роли привода используется мотор ТС. Чем мощнее двигатель, тем эффективнее и быстрее работа.

На вышке располагается бурильная труба, которая вращается в конкретном направлении. Окончанием трубы является долото, состоящее из двух, трех или четырех режущих механизмов. При вращении трубы долото вращается и прорезает грунт.

В конструкции имеется лебедка, что позволяет по окончанию бурения поднимать буровой механизм на поверхность. Эта же лебедка поддерживает буровую трубу, давая возможность специалистам из бригады наращивать глубину во время работы. Труба имеет полую структуру, что позволяет поднимать остатки отработанного грунта на поверхность. Либо же через трубу подается вода или другая промывочная жидкость, которая охлаждает бурильное долото, а также позволяет вымывать и размягчать грунт.

Из чего состоит и как работает роторная буровая установка:

Профессиональная промывка скважин осуществляется использованием специального раствора, это — раствор глины в воде. Ее закачивают с помощью рабочей трубы и присоединяют к вертлюг, здесь раствор выполняет работу, после чего выкачивают, где раствор отстаивают и используют вновь. Особенностью такого раствора является возможность не только вымывать отработанный грунт, но и укреплять стенки скважины после высыхания. При небольших глубинах и несильной загрязненности для выкачивания могут использоваться фекальные насосы.

Источник

Вращательное бурение

Вращательное бурение — способ сооружения скважин путем разрушения горной породы за счет вращения прижатого к забою породоразрушающего инструмента (долото, коронка).

Основные разновидности вращательного бурения, используемого для сооружения исследовательских и эксплуатационных скважин:

• роторное бурение (вращение передается инструменту через бурильную колонну ротором, установленным в буровой вышке),
• турбинное бурение (вращение инструмента двигателем-турбобуром непосредственно на забое),
• роторно-турбинное бурение (вращение инструмента турбобуром, установленным в забойном агрегате, вращаемом через колонну ротором),
• реактивно-турбинное бурение (вращение инструмента турбобуром, агрегат вращается от реактивных моментов),
• электробурение (вращение инструмента электромотором непосредственно на забое),
• бурение объемным двигателем (вращение инструмента винтовым гидравлическим двигателем на забое).

Вращательное бурение неглубоких (главным образом взрывных) скважин осуществляется путем передачи вращательного момента через штангу от бурового станка к породоразрушающему инструменту либо шарошечного типа, либо лопастного с удалением пород по витым штангам — шнекам; принцип вращательного бурения используется также при бурении сверлами.
Вращение бурового инструмента в комбинации с ударом применяют, например, при вращательно-ударном бурении, ударно-вращательном бурении.
В зависимости от глубины бурения мощность буровых установок, используемых для вращательного бурения, составляет от нескольких десятков кВт до нескольких тысяч кВт.
При вращательном бурении породы разрушаются по всему забою или по кольцевому пространству с отбором керна (колонковое бурение).
В зависимости от горнотехнических условий при вращательном бурении сооружают вертикальные, горизонтальные, наклонные, разветвленные и кустовые скважины.

Вращательное бурение заменило ударное бурение во 2 й половине 19 в., с начала 20 в. вращательное бурение — основной способ сооружения скважин.

Источник